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Científicos de la Universidad Rice desarrollan wearables hápticos


01/11/2023

Los wearables hápticos desarrollados en Rice ayudan a personas con limitaciones sensoriales a moverse por el mundo real.

Los ingenieros de la Universidad Rice han desarrollado unos wearables hápticos textiles que podrían ayudar a ordenar, mejorar y, en caso de discapacidad, compensar deficiencias visuales y auditivas. Han creado ya unos dispositivos portátiles que utilizan la retroalimentación háptica para potenciar los estímulos sensoriales y ayudar así a las personas con deficiencias visuales o auditivas. El sistema utiliza señales como vibraciones, golpecitos y apretones. La Universidad Rice es una institución privada, de Houston, especializada en nanotecnología.

La tecnología ha tardado en incorporar la háptica o comunicación basada en el sentido del tacto, explica Barclay Jumet, autor principal de un estudio publicado en Device. Los dispositivos vestibles a menudo siguen necesitando un voluminoso hardware externo para proporcionar señales complejas, lo que limita su uso en actividades cotidianas.

Universidad Rice, wearables hápticos
Barclay Jumet, con un brazo háptico

El sistema de accesorios hápticos construido por los laboratorios Rice reduce la necesidad de hardware programando señales hápticas en la estructura textil de los wearables mediante control fluídico, basándose en un enfoque descrito en trabajos anteriores.

Con un sistema de control tradicional que utilice voltaje y corriente, se necesitarían muchas entradas electrónicas para conseguir señales hápticas complejas, explica J. Preston, profesor de ingeniería mecánica en Rice, cuyo laboratorio explora la intersección de la energía, los materiales y los fluidos. En este dispositivo, hemos reducido gran parte de esa complejidad en el controlador de fluidos. Sólo necesitamos un número limitado de entradas electrónicas para proporcionar una estimulación háptica sofisticada.

El dispositivo, compuesto por un cinturón y unos manguitos textiles, se basa en señales fluídicas -como presiones- para controlar el suministro de señales hápticas complejas, como vibraciones, golpecitos y apretones. Un pequeño depósito de dióxido de carbono fijado al cinturón alimenta circuitos herméticos incorporados a los tejidos y consigue que se inflen con fuerza y frecuencia variables.

Control electrónico simplificado

El cinturón incorpora una versión reducida del sistema de control electrónico que de otro modo sería necesario, explica Jumet. En este caso, teníamos doce bolsas a lo largo de dos mangas que se inflaban para indicar las cuatro direcciones. Así, en lugar de necesitar doce entradas electrónicas, incrustamos esa complejidad en el manguito y sólo necesitamos cuatro entradas. En el futuro, esta tecnología podría integrarse con los sistemas de navegación, de modo que los propios tejidos que componen la ropa indiquen a los usuarios el camino a seguir sin sobrecargar sus sentidos visuales y auditivos.

Además, el dispositivo textil vestible podría incorporar otros mecanismos de detección y control para permitir a los usuarios con visión o audición limitadas detectar obstáculos y navegar por entornos dinámicos en tiempo real.

Dispositivos como éste podrían ser útiles, por ejemplo, para las personas que sufren pérdida de audición, afirma O’Malley, director del Dpto. de Ingeniería Mecánica en la Universidad Rice.

Universidad Rice, wearables hápticos
Marcia O’Malley, Barclay Jumet y Daniel Preston

Los implantes cocleares pueden restablecer la percepción del habla en personas con pérdida de audición severa, pero la bibliografía muestra que estas personas siguen teniendo dificultades para entender el habla en entornos ruidosos y para localizar las fuentes de los sonidos. La retroalimentación háptica tiene el potencial de mejorar el rendimiento del implante coclear y facilitar la lectura de labios a los pacientes, explica la Universidad en un comunicado de prensa.

Se reconocerán e interpretarán mejor los sonidos procesados por el implante coclear si se refuerzan con señales hápticas que transmitan la misma información codificada de otra forma, afirma O’Malley.

Los wearables hápticos tienen numerosas aplicaciones

Otro ejemplo de aplicación es la devolución del sentido del tacto a un amputado. Para ello hay que incorporar sensores a una prótesis. Recopila datos que los dispositivos portátiles podrían transmitir como respuesta háptica en otras partes del cuerpo.

En este caso, la respuesta háptica experimentada por el usuario estaría directamente relacionada con sus acciones, explica O’Malley. Una de las ventajas de utilizar estos tejidos inteligentes para dispositivos hápticos es que aportan mucha más libertad y flexibilidad al espacio de diseño. Ya no estamos limitados por el tamaño o la geometría de los componentes del sistema.

Los tejidos termosellados son resistentes al desgaste, lo que hace que el dispositivo sea apto para un uso diario intensivo. Probamos la durabilidad de nuestros textiles hápticos lavando un dispositivo , cortándolo con un cuchillo y planchando un parche textil sobre el corte, explica Jumet. Siguió funcionando como estaba previsto tras repetidos lavados, cortes y reparaciones. n resumen, los textiles hápticos podrían permitir un mundo más inmersivo y conectado sin fisuras.

En lugar de un reloj inteligente con vibraciones, ahora podemos imaginar una camiseta inteligente que acaricia o golpea el torso o el brazo. Las películas, los juegos y otras formas de entretenimiento podrían incorporar el sentido del tacto. Gracias a ello, la realidad virtual podría ser más cómoda durante periodos de tiempo más largos.

+ Info: https://news.rice.edu/news/2023/smart-fabrics-informed-touch-can-tell-you-where-go

01.11.2023